KR102292391B1 - Method and apparatus for compressor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압축기 및 압축기의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a compressor and a method for controlling the compressor.
일반적으로, 칠러 시스템은 냉수를 냉수 수요처로 공급하는 것으로서, 냉동 시스템을 순환하는 냉매와, 냉수 수요처와 냉동 시스템의 사이를 순환하는 냉수간에 열교환이 이루어져 냉수를 냉각시키는 것을 특징으로 한다. 이러한 칠러 시스템은 대용량 설비로서, 규모가 큰 건물 등에 설치될 수 있다.In general, a chiller system supplies cold water to a cold water demander, and heat exchange is performed between a refrigerant circulating in a refrigeration system and cold water circulating between a cold water demander and a refrigeration system to cool the cold water. Such a chiller system is a large-capacity facility, and may be installed in a large-scale building.
종래 칠러 시스템은 한국등록특허공보 제10-1084477호에 개시된다. 공보에 개시된 것과 같은 상기 칠러 시스템에서는, 회전 운동하는 압축기에서 야기되는 서지(Surge) 현상이 문제된다. 서지란 냉매의 유량과 대비하여 압축기의 압축비가 높을 때 일어나며, 압축기의 회전체가 공회전하게 되어 냉매 유동의 흐름이 불규칙하게 되는 현상을 말한다. 이러한 서지 현상 발생시, 압축기는 시스템의 압력 저항보다 큰 압력을 생산하지 못한다. A conventional chiller system is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1084477. In the chiller system as disclosed in the publication, a surge phenomenon caused by a rotating compressor is a problem. Surge is a phenomenon that occurs when the compression ratio of the compressor is high compared to the flow rate of the refrigerant, and the rotating body of the compressor is idle and the flow of the refrigerant is irregular. In the event of such a surge, the compressor cannot produce a pressure greater than the pressure resistance of the system.
이에 따라, 서지 현상시, 냉매의 역류가 반복적으로 발생하여 압축기의 손상이 빈번하게 발생하게 되는 문제가 있다.Accordingly, there is a problem in that, when a surge occurs, a reverse flow of the refrigerant repeatedly occurs, causing frequent damage to the compressor.
그러므로, 칠러 시스템에서 발생되는 서지 현상에 따른 압축기의 손상을 방지하기 위해 회전축의 위치를 감지하여서 회전축의 위치를 조정하게 된다.Therefore, in order to prevent damage to the compressor due to a surge occurring in the chiller system, the position of the rotating shaft is sensed and the position of the rotating shaft is adjusted.
회전축의 위치를 감지하기 위해 갭센서가 사용되는데, 철러가 운전시 일정거리 / 일정온도에서는 출력값이 변하지 않지만 운전조건의 변화에 따라 온도가 변하는 상황에서는 일정거리에서 갭센서의 출력값이 변하게 된다. A gap sensor is used to detect the position of the rotating shaft. The output value does not change at a certain distance / constant temperature when the iron is driven, but the output value of the gap sensor changes at a certain distance in a situation where the temperature changes according to a change in operating conditions.
온도에 따른 변화량이 작을 경우에는 크게 문제가 없지만 갭센서 마다 편차가 있기 때문에 어떤 경우에는 변화량이 크게 나타나는데 이때에는 거리 측정값이 달라지게 되어 제어에 영향을 끼치게 되는 문제점이 발생한다.When the amount of change according to the temperature is small, there is no problem, but because there is a deviation for each gap sensor, in some cases the amount of change is large.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 압축기에 발생되는 서지를 냉매의 온도 및 압축기의 온도에 따라 정확하게 감지하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to accurately detect the surge generated in the compressor according to the temperature of the refrigerant and the temperature of the compressor.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 압축기에서 서지가 발생하는 경우 신속하게 대응하여서 압축기의 손상을 방지하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to prevent damage to the compressor by quickly responding to surges occurring in the compressor.
본 발명의 또 다른 과제는 서지 발생시에 발생하는 회전축이 일방향으로 편심되는 것을 적은 힘 및 적은 전류로 방지하는 것이다.Another object of the present invention is to prevent the rotation shaft from being eccentric in one direction, which occurs when a surge occurs, with a small force and a small current.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 압축기는 온도 보상센서를 통해 갭센서가 측정한 회전축과의 거리를 보정하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the compressor according to an embodiment of the present invention is characterized in that the distance to the rotation shaft measured by the gap sensor is corrected through the temperature compensation sensor.
구체적으로, 본 발명은 냉매를 흡입하여 압축하는 하나 이상의 임펠러; 상기 임펠러를 회전시키는 모터; 상기 임펠러와 상기 모터가 연결된 회전축; 상기 회전축과의 변위변화를 주파수 변화로 측정하는 갭 센서; 상기 갭 센서 주변의 온도변화에 따른 주파수 보상 값을 결정하는 온도 보상센서; 상기 온도 보상센서에서 제공된 주파수 보상 값과 상기 갭센서에서 측정된 주파수 변화를 반영하여 상기 회전축과의 변위변화량을 산정하는 제어부를 포함한다. Specifically, the present invention provides one or more impellers for sucking and compressing the refrigerant; a motor rotating the impeller; a rotating shaft to which the impeller and the motor are connected; a gap sensor for measuring a change in displacement with the rotation shaft as a change in frequency; a temperature compensation sensor for determining a frequency compensation value according to a temperature change around the gap sensor; and a controller configured to calculate a displacement change with the rotation shaft by reflecting the frequency compensation value provided by the temperature compensation sensor and the frequency change measured by the gap sensor.
상기 온도 보상센서는, 온도 변화를 주파수 변화로 측정하여 상기 주파수 보상 값을 결정할 수 있다.The temperature compensation sensor may determine the frequency compensation value by measuring a temperature change as a frequency change.
상기 온도 보상센서는, 상기 갭 센서 보다 상기 회전축에서 멀리 배치될 수 있다.The temperature compensation sensor may be disposed farther from the rotation axis than the gap sensor.
상기 온도 보상센서는, 상기 회전축에서 측정범위를 초과하여 이격될 수 있다.The temperature compensation sensor may be spaced apart from the rotation shaft by exceeding a measurement range.
상기 온도 보상 센서는 상기 갭 센서와 동일한 구성을 가지고, 상기 회전축에서 측정범위를 초과하여 이격될 수 있다.The temperature compensation sensor may have the same configuration as the gap sensor, and may be spaced apart from the rotation shaft by exceeding a measurement range.
또한, 본 발명은 상기 회전축이 축 방향으로 진동하는 것을 제한하는 적어도 2개의 트러스트 베어링을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 온도 보상센서에서 제공된 주파수 보상 값과 상기 갭센서에서 측정된 주파수 변화를 기초로 서지 발생 조건을 판단할 수 있다.In addition, the present invention further comprises at least two thrust bearings for limiting the axial vibration of the rotating shaft, wherein the control unit is based on the frequency compensation value provided by the temperature compensation sensor and the frequency change measured by the gap sensor. can be used to determine the surge occurrence condition.
상기 트러스트 베어링은, 제1 트러스트 베어링과, 상기 제1 트러스트 베어링 보다 상기 임펠러에 인접하게 위치되고, 상기 제1 트러스트 베어링 사이에 상기 회전축의 적어도 일부가 위치되는 제2 트러스트 베어링을 포함할 수 있다.The thrust bearing may include a first thrust bearing and a second thrust bearing positioned closer to the impeller than the first thrust bearing, and having at least a portion of the rotational shaft positioned between the first thrust bearings.
상기 제어부는 상기 서지 발생 조건이 만족되는 경우, 상기 제1 및 제2 트러스트 베어링 중 상기 제1 트러스트 베어링에만 전류를 공급할 수 있다.When the surge generation condition is satisfied, the controller may supply current only to the first thrust bearing among the first and second thrust bearings.
상기 제어부는 상기 서지 발생 조건이 만족되는 경우, 상기 제1 트러스트 베어링에 공급되는 전류의 양이 상기 제2 트러스트 베어링에 공급되는 전류의 양보다 많게 조절할 수 있다.When the surge generation condition is satisfied, the controller may control an amount of current supplied to the first thrust bearing to be greater than an amount of current supplied to the second thrust bearing.
상기 회전축은, 상기 회전축의 회전 반경 방향으로 연장되는 회전축날개를 더 포함하고, 상기 회전축날개는 상기 제1 트러스트 베어링과 상기 제2 트러스트 베어링 사이에 위치될 수 있다. The rotary shaft may further include a rotary shaft blade extending in a rotational radial direction of the rotary shaft, and the rotary shaft blade may be positioned between the first thrust bearing and the second thrust bearing.
상기 갭 센서는 상기 회전축의 축 방향 움직임을 측정할 수 있다. The gap sensor may measure an axial movement of the rotation shaft.
상기 갭센서에 의해 측정되는 상기 회전축의 위치가 정상 위치 범위를 벗어나는 경우, 상기 제어부는 상기 서지 발생 조건으로 판단할 수 있다. When the position of the rotation shaft measured by the gap sensor is out of a normal position range, the control unit may determine the surge generation condition.
상기 갭센서에 의해 측정되는 상기 회전축의 위치가 정상 위치 범위 내에 위치되는 경우, 상기 제어부는 서지 미 발생 조건으로 판단할 수 있다.When the position of the rotation shaft measured by the gap sensor is located within a normal position range, the control unit may determine the surge non-occurring condition.
상기 제어부는 상기 서지 미 발생 조건이 만족되는 경우, 상기 제1 트러스트 베어링에 공급되는 전류의 양과 상기 제2 트러스트 베어링에 공급되는 전류의 양을 동일하게 조절할 수 있다.When the surge non-occurrence condition is satisfied, the controller may adjust the amount of current supplied to the first thrust bearing and the amount of current supplied to the second thrust bearing to be the same.
상기 온도 보상 센서는, 상기 갭센서 주변의 온도를 측정하여 상기 주파수 보상 값을 결정할 수 있다.The temperature compensation sensor may determine the frequency compensation value by measuring a temperature around the gap sensor.
또한, 본 발명은 상기 회전축이 축 방향으로 진동하는 것을 제한하는 적어도 2개의 트러스트 베어링을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 온도 보상센서에서 제공된 주파수 보상 값과 상기 갭센서에서 측정된 주파수 변화를 기반으로 서지 발생 조건을 판단할 수 있다.In addition, the present invention further includes at least two thrust bearings for limiting vibration of the rotation shaft in an axial direction, wherein the control unit is based on a frequency compensation value provided by the temperature compensation sensor and a frequency change measured by the gap sensor Surge generation conditions can be judged by
상기 트러스트 베어링은, 제1 트러스트 베어링과, 상기 제1 트러스트 베어링 보다 상기 임펠러에 인접하게 위치되고, 상기 제1 트러스트 베어링 사이에 상기 회전축의 적어도 일부가 위치되는 제2 트러스트 베어링을 포함할 수 있다.The thrust bearing may include a first thrust bearing and a second thrust bearing positioned closer to the impeller than the first thrust bearing, and having at least a portion of the rotational shaft positioned between the first thrust bearings.
상기 제어부는 상기 서지 발생 조건이 만족되는 경우, 상기 제1 및 제2 트러스트 베어링 중 상기 제1 트러스트 베어링에만 전류를 공급할 수 있다.When the surge generation condition is satisfied, the controller may supply current only to the first thrust bearing among the first and second thrust bearings.
상기 제어부는 상기 서지 발생 조건이 만족되는 경우, 상기 제1 트러스트 베어링에 공급되는 전류의 양이 상기 제2 트러스트 베어링에 공급되는 전류의 양보다 많게 조절할 수 있다.When the surge generation condition is satisfied, the controller may control an amount of current supplied to the first thrust bearing to be greater than an amount of current supplied to the second thrust bearing.
상기 갭센서에 의해 측정되는 상기 회전축의 위치가 정상 위치 범위를 벗어나는 경우, 상기 제어부는 상기 서지 발생 조건으로 판단할 수 있다.When the position of the rotation shaft measured by the gap sensor is out of a normal position range, the control unit may determine the surge generation condition.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 압축기 및 그 제어방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.According to the compressor and its control method of the present invention, there are one or more of the following effects.
첫째, 본 발명은 칠러의 운전 상태, 갭센서의 주변의 온도 상태 및 갭센서의 종류에 상관 없이 회전축의 위치를 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.First, the present invention has the advantage of being able to accurately measure the position of the rotation shaft regardless of the operating state of the chiller, the ambient temperature state of the gap sensor, and the type of the gap sensor.
둘째, 본 발명은 서지 현상을 방지하여서, 압축기의 손상을 방지하는 장점이 있다.Second, the present invention has the advantage of preventing a surge phenomenon, thereby preventing damage to the compressor.
셋째, 발명은 서지 현상의 발생을 미리 예상하여서, 회전축의 위치를 조절하므로, 서지 발생 시에 회전축이 임펠러 방향으로 편심되는 것을 신속하게 방지할 수 있는 장점도 있다.Third, the invention predicts the occurrence of a surge phenomenon in advance, and adjusts the position of the rotation shaft, so that the rotation shaft can be quickly prevented from being eccentric in the impeller direction when a surge occurs.
넷째, 발명은 회전축의 위치를 서지 발생 전에 미리 이동시켜서, 서지 발생 시에 기준 위치에 있는 것 보다 작은 힘으로 압축기의 손상을 방지할 수 있고, 트러스트 베어링의 부피를 작게 할 수 있고, 전류 량을 줄일 수 있는 장점도 있다.Fourth, by moving the position of the rotary shaft before the surge occurs, damage to the compressor can be prevented with less force than at the reference position when the surge occurs, the volume of the thrust bearing can be reduced, and the amount of current can be reduced There are also advantages to reducing it.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 칠러 시스템을 나타낸 것이다
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기가 서지 미 발생 조건 경우를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기가 서지 발생 조건 경우를 도시한 것이다.
도 5는 제어부와 연결된 구성들의 관계를 도시한 블록도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 제어방법을 도시한 것이다.1 shows a chiller system in one embodiment of the present invention.
2 illustrates a structure of a compressor according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a case in which a surge does not occur in the compressor according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a case in which a compressor according to an embodiment of the present invention is subjected to a surge generation condition.
5 is a block diagram illustrating a relationship between components connected to a control unit.
6 is a diagram illustrating a method for controlling a compressor according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe the correlation between components and other components. Spatially relative terms should be understood as terms including different orientations of components in use or operation in addition to the orientation shown in the drawings. For example, when a component shown in the drawings is turned over, a component described as “beneath” or “beneath” of another component may be placed “above” of the other component. can Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Components may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" means that a referenced component, step and/or action excludes the presence or addition of one or more other components, steps and/or actions. I never do that.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.
도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다. In the drawings, the thickness or size of each component is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size and area of each component do not fully reflect the actual size or area.
이하, 첨부도면은 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다름과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 압축기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for explaining the compressor according to the embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 압축기(100)가 구비된 칠러 시스템을 도시한 것이다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(100)는 칠러 시스템의 일부로써 기능할 뿐만 아니라 공기조화기에도 포함될 수 있으며 기체 상태의 물질을 압축하는 기기라면 어디에든 포함될 수 있을 것이다.1 shows a chiller system equipped with a
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러 시스템(1)은 냉매를 압축하도록 형성된 압축기(100), 압축기(100)에서 압축된 냉매와 냉각수를 열교환시켜 냉매를 응축시키는 응축기(200), 응축기(200)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기(300), 팽창기(300)에서 팽창된 냉매와 냉수를 열교환시켜 냉매의 증발과 함께 냉수를 냉각하도록 형성된 증발기(400)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , a chiller system 1 according to an embodiment of the present invention includes a
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러 시스템(1)은 응축기(200)에서 압축된 냉매와 냉각수를 사이의 열교환을 통해 냉각수를 가열하는 냉각수유닛(600)과, 증발기(400)에서 팽창된 냉매와 냉수 사이의 열교환을 통해 냉수를 냉각하는 공기조화유닛(500)을 더 포함한다. In addition, the chiller system 1 according to an embodiment of the present invention includes a cooling
응축기(200)는 압축기(100)에서 압축된 고압의 냉매를 냉각수유닛(600)에서 유입되는 냉각수와 열교환하는 장소를 제공한다. 고압의 냉매는 냉각수와의 열교환을 통해 응축된다. The
응축기(200)는 쉘-튜브 타입의 열교환기로 구성될 수 있다. 구체적으로, 압축기(100)에서 압축된 고압의 냉매는 응축기연결유로(150)를 통해 응축기(200) 내부 공간에 해당하는 응축공간(230)으로 유입된다. 또한, 응축공간(230) 내부에는 냉각수유닛(600)으로부터 유입되는 냉각수가 흐를 수 있는 냉각수유로(210)를 포함한다. The
냉각수유로(210)는 냉각수유닛(600)으로부터 냉각수가 유입되는 냉각수유입유로(211)와 냉각수유닛(600)으로 냉각수가 배출되는 냉각수토출유로(212)로 구성된다. 냉각수유입유로(211)로 유입된 냉각수는 응축공간(230) 내부에서 냉매와 열교환을 한 후 응축기(200) 내부 일단 또는 외부에 구비된 냉각수연결유로(240)를 지나 냉각수토출유로(212)로 유입된다. The cooling
냉각수유닛(600)과 응축기(200)는 냉각수튜브(220)를 매개로 하여 연결이 된다. 냉각수튜브(220)는 냉각수유닛 (600)과 응축기(200) 사이에 냉각수가 흐르는 통로가 될 뿐만 아니라 외부로 새어나가지 않도록 고무 등의 재질로 구성될 수 있다. The cooling
냉각수튜브(220)는 냉각수유입유로(211)와 연결되는 냉각수유입튜브(221)와 냉각수토출유로(212)와 연결되는 냉각수토출튜브(222)로 구성된다. 냉각수의 흐름을 전체적으로 살펴보면, 냉각수유닛(600)에서 공기 또는 액체와 열교환을 마친 냉각수는 냉각수유입튜브(221)를 통해 응축기(200) 내부로 유입된다. 응축기(200) 내부로 유입된 냉각수는 응축기(200) 내부에 구비된 냉각수유입유로(211), 냉각수연결유로(240), 냉각수토출유로(212)를 차례로 지나면서 응축기(200) 내부로 유입된 냉매와 열교환을 한 후 다시 냉각수토출튜브(222)를 지나 냉각수유닛(600)으로 유입된다.The cooling
한편, 응축기(200)에서 열교환을 통해 냉매의 열을 흡수한 냉각수는 냉각수유닛(600)에서 공냉시킬 수 있다. 냉각수유닛(600)은 본체부(630)와 냉각수토출튜브(222)를 통해 열을 흡수한 냉각수가 유입되는 입구인 냉각수유입관(610)과 냉각수유닛(600) 내부에서 냉각된 후 냉각수가 배출되는 출구인 냉각수토출관(620)으로 구성된다. Meanwhile, the cooling water that has absorbed heat of the refrigerant through heat exchange in the
냉각수유닛(600)은 본체부(630) 내부로 유입된 냉각수를 냉각시키기 위해 공기를 이용할 수 있다. 구체적으로 본체부(630)는 공기의 흐름을 발생시키는 팬이 구비되고 공기가 토출되는 공기토출구(631)와 본체부(630) 내부로 공기를 유입되는 입구에 해당하는 공기흡입구(632)로 구성된다. The cooling
공기토출구(631)에서 열교환을 마치고 토출되는 공기는 난방에 이용될 수 있다. 응축기(200)에서 열교환을 마친 냉매는 응축되어 응축공간(230) 하부에 고이게 된다. 고인 냉매는 응축공간(230) 내부에 구비된 냉매박스(250)로 유입된 후 팽창기(300)로 흘러간다. Air discharged after heat exchange at the
냉매박스(250)는 냉매유입구(251)로 유입되며, 유입된 냉매는 증발기연결유로(260)로 토출된다. 증발기연결유로(260)는 증발기연결유로유입구 (261)를 포함하며, 증발기연결유로유입구(261)는 냉매박스(250)의 하부에 위치할 수 있다. The
증발기(400)는 팽창기(300)에서 팽창된 냉매와 냉수 사이에 열교환이 일어나는 증발공간(430)을 포함한다. 증발기연결유로(260)에서 팽창기(300)를 통과한 냉매는 증발기(400) 내부에 구비된 냉매분사장치(450)와 연결되며, 냉매분사장치(450)에 구비된 냉매분사홀(451)을 지나 증발기(400) 내부로 골고루 퍼지게 된다. The
또한 증발기(400) 내부에는 증발기(400) 내부로 냉수가 유입되는 냉수유입유로(411)와 증발기(400) 외부로 냉수가 토출되는 냉수토출유로(412)를 포함하는 냉수유로(410)가 구비된다. In addition, the
냉수는 증발기(400) 외부에 구비된 공기조화유닛(500)과 연통된 냉수튜브(420)를 통해 유입되거나 토출된다. 냉수튜브(420)는 공기조화유닛(500) 내부의 냉수가 증발기(400)로 향하는 통로인 냉수유입튜브(421)와 증발기(400)에서 열교환을 마친 냉수가 공기조화유닛(500)으로 향하는 통로인 냉수토출튜브(422)로 구성된다. 즉, 냉수유입튜브(421)는 냉수유입유로(411)와 연통되고 냉수토출튜브(422)는 냉수토출유로(412)와 연통된다. The cold water is introduced or discharged through the
냉수의 흐름을 살펴보면, 공기조화유닛(500), 냉수유입튜브(421), 냉수유입유로(411)를 거쳐 증발기(400)의 내부 일단 또는 증발기(400)의 외부에 구비된 냉수연결유로(440)를 통과한 후, 냉수토출유로(412), 냉수토출튜브(422)를 거쳐 공기조화유닛(500)으로 다시 유입된다. Looking at the flow of cold water, the cold
공기조화유닛(500)은 냉매를 통해 냉수를 냉각시킨다. 냉각된 냉수는 공기조화유닛(500) 내에서 공기의 열을 흡수하여 실내 냉방을 가능하게 한다. 공기조화유닛(500)은 냉수유입튜브(421)과 연통되는 냉수토출관(520)과 냉수토출튜브(422)와 연통되는 냉수유입관(510)을 포함한다. 증발기(400)에서 열교환을 마친 냉매는 압축기(100)연결유로(460)를 통해 압축기(100)로 다시 유입된다. The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기(100)(일명, 터보 압축기)를 도시한 것이다.2 illustrates a centrifugal compressor 100 (aka, turbocompressor) according to an embodiment of the present invention.
도 2에 따른 압축기(100)는, 냉매를 축 방향(Ax)으로 흡입하여 원심방향으로 압축하는 하나 이상의 임펠러(120), 임펠러(120) 및 임펠러(120)를 회전시키는 모터(130)가 연결된 회전축(110), 회전축(110)을 공중에서 회전 가능하도록 지지하는 다수개의 자기베어링(141)과 자기베어링(141)을 지지하는 베어링하우징(142)을 포함하는 베어링부(140), 회전축(110)과의 거리를 감지하는 갭센서(70) 및 회전축(110)이 축 방향(Ax)으로 진동하는 것을 제한하는 트러스트 베어링(160)을 포함한다.
또한, 압축기(100)는 온도 보상센서(80)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
임펠러(120)는 1단 또는 2단으로 이루어진 것이 일반적이며 다수개의 단으로 이루어져도 무방하다. 회전축(110)에 의해 회전을 하며, 축방향(Ax)으로 유입된 냉매를 원심방향으로 회전에 의해 압축을 함으로써 냉매를 고압으로 만드는 역할을 한다. The
모터(130)는 회전축(110)과 별도의 회전축(110)을 가지고 벨트(미도시)에 의해 회전력을 회전축(110)으로 전달하는 구조를 가질 수도 있으나, 본 발명의 일 실시예의 경우, 모터(13)는 스테이터(미도시) 및 로터(112)로 구성되어 회전축(110)을 회전시킨다. The
회전축(110)은 임펠러(120) 및 모터(13)와 연결된다. 회전축(110)은 도 2의 좌우 방향으로 연장된다. 이하, 회전축(110)의 축방향(Ax)은 좌우 방향을 의미한다. 회전축(110)은 자기베어링(141) 및 트러스트베어링의 자기력에 의해 움직일 수 있도록 금속을 포함하는 것이 바람직하다.The
트러스트 베어링(160)에 의회 회전축(110)읜 축방향(Ax)(좌우방향)의 진동을 방지하기 위해, 회전축(110)이 축방향(Ax)과 수직한 면에서 일정한 면적을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로, 회전축(110)은 트러스트 베어링(160)의 자기력에 의해 회전축(110)을 이동시킬 수 있는 충분한 자기력을 제공하는 회전축날개(111)를 더 포함할 수 있다. 회전축날개(111)는 축방향(Ax)에 수직한 면에서 회전축(110)의 단면적 보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 회전축날개(111)는 회전축(110)의 회전 반경 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.In order to prevent vibration in the axial direction (Ax) (left and right) of the
자기베어링(141)과 트러스트 베어링(160)은 도체로 구성되며 코일(143)이 권선되어 있다. 권선된 코일(143)에 흐르는 전류에 의해 자석과 같은 역할을 한다. The
자기베어링(141)은 회전축(110)을 중심으로 하여 회전축(110)을 둘러싸도록 다수개가 구비되고, 트러스트 베어링(160)은 회전축(110)의 회전 반경 방향으로 연장되어 구비되는 회전축날개(111)에 인접하도록 구비된다. A plurality of
자기베어링(141)은 회전축(110)이 공중에 부양된 상태에서 마찰 없이 회전할 수 있도록 한다. 이를 위해 자기베어링(141)은 회전축(110)을 중심으로 적어도 3개 이상이 구비되어야 하며, 각각의 자기베어링(141)은 회전축(110)을 중심으로 균형을 이루어 설치되어야 한다. The
본 발명의 일 실시예의 경우, 4개의 자기베어링(141)이 회전축(110)을 중심으로 대칭되도록 구비되며, 각각의 자기베어링(141)에 권선된 코일에 의해 생성된 자기력에 의해 회전축(110)이 공중에 부양하게 된다. 공중에 회전축(110)이 부양되어 회전함으로 인해, 기존에 베어링이 구비된 종래 발명과 달리 마찰로 인해 손실되는 에너지가 줄어들게 된다.In the case of an embodiment of the present invention, four
한편, 압축기(100)는 자기베어링(141)을 지지하는 베어링하우징(142)을 더 구비할 수 있다. 자기베어링(141)은 다수개가 구비되며, 회전축(110)과 접촉되지 않도록 간극을 두고 설치된다.Meanwhile, the
다수개의 자기베어링(141)은 적어도 회전축(110)의 두 지점에 설치된다. 두 지점은 회전축(110)의 길이방향을 따라 서로 다른 지점에 해당한다. 회전축(110)이 직선에 해당하기 때문에 적어도 두 개의 지점에서 회전축(110)을 지탱해야 원주 방면으로의 진동을 방지할 수 있다. The plurality of
냉매의 흐름을 살펴보면, 압축기(100)연결유로(460)를 통해 압축기(100) 내부로 유입된 냉매가 임펠러(120)의 작용으로 원주 방면으로 압축된 후 응축기연결유로(150)로 토출된다. 압축기(100)연결유로(460)는 임펠러(120)의 회전 방향 과 수직인 방향으로 냉매가 유입될 수 있도록 압축기(100)와 연결된다. Looking at the flow of the refrigerant, the refrigerant introduced into the
트러스트 베어링(160)은 회전축(110)이 축방향(Ax)의 진동으로 이동하는 것을 제한하고, 서지 발생시에 회전축(110)이 임펠러(120) 방향으로 이동하면서, 압축기(100)의 다른 구성과 회전축(110)의 출동하게 되는 것을 방지한다.The
구체적으로, 트러스트 베어링(160)은, 제1트러스트베어링(161)과 제2트러스트베어링(162)으로 구성되며 회전축날개(111)를 회전축(110)의 축방향(Ax)으로 감싸도록 배치된다. 즉, 회전축(110)의 축방향(Ax)으로 제1트러스트베어링(161), 회전축날개(111), 제2트러스트베어링(162)의 순서로 배치된다.Specifically, the
더욱 구체적으로, 제2 트러스트 베어링(162)은 제1 트러스트 베어링(161) 보다 임펠러(120)에 인접하게 위치되고, 제1 트러스트 베어링(161)은 제2 트러스트 베러링 보다 임펠러(120)에서 멀게 위치되고, 제1 트러스트 베어링(161)과 제2 트러스트 베어링(162) 사이에 회전축(110)의 적어도 일부가 위치된다. 바람직하게는, 제1 트러스트 베어링(161)과 제2 트러스트 베어링(162) 사이에 회전축날개(111)가 위치된다.More specifically, the second thrust bearing 162 is located closer to the
따라서 제1트러스트베어링(161)과 제2트러스트베어링(162)은 넓은 면적을 가지는 회전축날개(111)와 자기력의 작동에 의해 회전축(110)이 회전축(110) 방향으로 진동하는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다. Therefore, the
갭센서(70)는 회전축(110)의 축 방향(Ax)(좌우방향) 움직임을 측정한다. 물론, 갭센서(70)는 회전축(110)의 상하방향(축 방향(Ax)과 직교하는 방향) 움직임을 측정할 수 있다. 또한, 갭센서(70)는 회전축(110)과의 거리를 측정한다. 물론, 갭센서(70)는 다수의 갭센서(70)를 포함할 수 있다.The
예를 들면, 갭센서(70)는 회전축(110)의 상하 방향 움직임을 측정하는 제1 갭센서(710)와 회전축(110)의 좌우 방향 움직임을 측정하는 제2갭센서(720)로 구성된다. 제2 갭센서(720)는 회전축(110)의 축 방향(Ax)의 일단에서 축 방향(Ax)으로 이격되어 배치될 수 있다.For example, the
갭센서(70)는 회전축(110)과의 변위변화를 주파수 변화로 측정하고, 제어부(700)는측정된 주파수 변화를 통해 회전축과의 변위변화량을 검출할 수 있다. 즉, 갭센서(70)는 주파수 변화를 통해 거리 변화를 측정하는 와전류 갭 변위 센서를 포함할 수 있다.The
트러스트 베어링(160)의 힘은 거리의 제곱에 반비례하며, 전류의 제곱에 비례한다. 회전축(110)에 서지발생시 임펠러(120) 방향(우측 방향)으로 추력이 발생하게 된다. 우측 방향으로 발생하는 힘을 트러스트 베어링(160)의 자기력을 이용하여 최대한의 힘으로 축을 당겨야 하는데 회전축(110)의 위치가 2개의 트러스트 베어링(160)의 중간(기준 위치(C0))에 위치되게 되면, 급격한 축 이동에 대응하여 회전축(110)을 빠르게 이동을 기준 위치(C0)로 이동이 어렵게 된다. The force of the
회전축(110)에 발생한 임펠러(120) 방향의 추력의 힘은 상당히 강하기 때문에, 기준 위치(C0)에 위치하게 되면, 트러스트 베어링(160)의 자기력을 증가시키기 위해 전류의 공급량을 늘리거나, 트러스트 베어링(160)의 크기를 증가시켜야 하는 문제점이 존재한다.Since the force of the thrust in the direction of the
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 서지 발생이 예상되면 미리 회전축(110)을 추력이 발생되는 방향의 반대방향을 편심시켜 위치되게 하는 것이다.In order to solve the above-described problem, the present invention is to position the
서지 발생을 정확하게 예측하기 위해서는 회전축의 위치를 정확하게 감지하여야 한다. 그러나, 갭센서(70)는 칠러의 운전조건, 냉매의 온도, 갭센서(70) 주변의 온도에 등에 의해 일정거리에서 갭센서(70)의 출력값이 변하게 된다.In order to accurately predict the surge occurrence, the position of the rotating shaft must be accurately detected. However, in the
따라서, 본 발명은 갭센서(70)가 온도에 따라 출력 값이 변하는 경우, 온도에 따른 적절한 보상을 하여서 정확한 회전축의 위치를 측정할 수 있게 한다.Therefore, in the present invention, when the output value of the
구체적으로, 온도 보상센서(80)는 갭 센서 주변의 온도변화에 따른 갭 센서에서0 검출된 주파수 보상 값(T)을 결정한다. Specifically, the
예를 들면, 온도 보상센서(80)는 온도 변화를 주파수 변화로 측정하여 주파수 보상 값(T)을 결정할 수 있다. 구체적으로, 온도 보상센서(80)는 갭 센서와 동일한 구성을 가지고, 회전축에서 측정범위를 초과하여 이격될 수 있다.For example, the
온도 보상센서(80)는 갭센서(70)와 동일하게 주파수 변화를 통해 거리 변화를 측정하는 와전류 갭 변위 센서가 사용될 수 있다. 온도 보상 센서가, 갭센서(70)와 동일한 구성을 가지면, 갭센서(70)의 종류마다 온도변화에 따라 주파수 변화 값이 차이가 생기게 되는 경우, 갭센서(70)의 종류 마다 별개의 테이블 자료가 구비될 필요가 없는 이점이 존재한다. 즉, 온도 보상 센서가, 갭센서(70)와 동일한 구성을 가지면, 주파수 보상 값(T)을 결정하는 데, 보상 테이블이 필요 없게 된다.As the
온도 보상센서(80)가 갭센서(70)와 동일한 구성인 경우, 온도 보상센서(80)의 위치가 중요하다. 온도 보상센서(80)는, 갭 센서 보다 회전축에서 멀리 배치된다. 더욱 구체적으로, 온도 보상센서(80)는 회전축에서 측정범위를 초과하여 이격될수 있다. 온도 보상센서(80)의 측정범위는 2mm 내지 5mm일 수 있다.When the
또한, 온도 보상센서(80)는 갭센서(70)와 동일한 개수가 구비되고, 각 갭센서(70)와 한 쌍을 이루어 배치될 수 있다. 온돈 보상센서는 페어링된 갭센서(70)와 같은 방향을 바라보게 배치될 수 있다.In addition, the
구체적으로, 온도 보상센서(80)는 회전축(110)의 상하 방향 움직임을 측정하는 제1 갭센서(710)와 같은 방향을 바라보게 배치되고, 제1 갭센서(710)와 인접하여 위치되는 제1 온도 보상센서(810)와, 회전축(110)의 좌우 방향 움직임을 측정하는 제2갭센서(720)와 같은 방향을 바라보게 배치되고, 제2 갭센서(720)와 인접하여 위치되는 제2 온도 보상센서(820)를 포함할 수 있다.Specifically, the
더욱 구체적으로, 제1 온도 보상센서(810)는 제1 갭센서(710)의 측정범위 보다 멀게 회전축(110)에서 이격될 수 있다. 제1 온도 보상센서(810)는 제1 갭센서(710) 보다 회전축(110)에서 멀게 위치될 수 있다.More specifically, the first
제2 온도 보상센서(820)는 제2 갭센서(720)의 측정범위 보다 멀게 회전축(110)에서 이격될 수 있다. 제2 온도 보상센서(820)는 제2 갭센서(720) 보다 회전축(110)에서 멀게 위치될 수 있다.The second
이하, 온도 보상센서(80)의 작동을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the operation of the
온도 보상센서(80)는 회전축(110)과의 거리측정과는 무관하게 동작하며 출력되는 주파수 값을 가지고 온도에 따른 차이를 갭센서(70)에 정보로 전달하여 갭센서(70)의 거리오차를 보상하는 센서이다.The
온도 보상센서(80)는 초기 주파수 값과 온도에 따른 변화된 주파수 값의 차이를 주파수 보상 값(T)으로 결정하게 된다. 온도 보상센서(80)는 측정범위를 벗어나 위치되기 때문에 실제 거리의 변화에 상관없이 온도 변화에 따라 주파수 변화한다.The
온도 보상센서(80)에서 출력된 주파수 보상 값(T)을 가지고 거리를 연산하는 방법은 아래 수학식 1과 같다.A method of calculating the distance using the frequency compensation value T output from the
[수학식 1][Equation 1]
여기서,here,
- Refclk : 마이컴에서 읽을 수 있는 값으로 표현하기 위한 주파수 값(상수)- Reclk : Frequency value (constant) to express as a value that can be read by the microcomputer.
- Input : 갭센서(70)에서 출력되는 주파수 값(변수)- Input: frequency value (variable) output from the
- T : 온도에 따른 주파수 보상 값(T) (메모리에 저장된 값 - 온도에 다른 주파수 변화 값)- T : Frequency compensation value according to temperature (T) (Value stored in memory - Frequency change value according to temperature)
- C : 갭센서(70) 온도식 상수- C: Gap sensor (70) temperature constant
- Gain / Offset : 갭센서(70) 게인 및 오프셋- Gain / Offset : Gap sensor (70) gain and offset
제어부(700)는 온도 보상센서(80)에서 제공된 주파수 보상 값(T)을 반영하여 회전축과 갭센서(70) 사이의 거리를 산정한다.The
다른 예로, 온도 보상센서(80)는 갭센서(70) 주변의 온도를 측정하여 주파수 보상 값(T)을 결정할 수 있다. 예를 들면, 온도 보상센서(80)는 갭센서(70) 주변의 온도를 측정하는 온도센서(미도시)와, 측정된 온도에 따른 주파수 보상 값(T)의 테이블을 저장한 메모리(미도시)로 구현될 수 있다.As another example, the
제어부(700)는 온도 보상센서(80)에서 제공된 주파수 보상 값(T)과 갭센서(70)에서 측정된 주파수 변화를 반영하여 회전축과의 변위변화량을 산정한다. The
구체적으로, 제어부(700)는 갭센서(70)로부터 받은 정보와 온도 보상센서(80)의 주파수 보상 값(T)에 기반하여 서지 발생 조건을 판단한다. 제어부(700)는 온도 보상센서(80)에서 제공된 주파수 보상 값(T)과 갭센서(70)에서 측정된 주파수 변화를 기초로 서지 발생 조건을 판단한다.Specifically, the
제어부(700)는 갭센서(70)에 의해 측정되는 회전축(110)의 위치가 정상 위치 범위(-C1~+C1)를 벗어나는 경우 서지 발생 조건으로 판단할 수 있다. 또한, 제어부(700)는 갭센서(70)에 의해 측정되는 회전축(110)의 위치가 정상 위치 범위(-C1~+C1) 내에 위치되는 경우, 서지 미 발생 조건으로 판단할 수 있다.The
여기서, 회전축(110)의 정상 위치 범위(-C1~+C1)는, 회전축(110)의 기준 위치(C0)를 기준으로 좌우 방향의 일정 거리 이내의 영역을 의미한다. 회전축(110)의 정상 위치 범위(-C1~+C1)는 회전축(110)의 회전 시에 여러 환경적, 주변적 요인에 의해 회전축(110)이 축 방향(Ax)으로 진동되게 되는 데, 이러한 진동이 정상 상태라고 판단되는 범위다. 이러한 정상 위치 범위(-C1~+C1)는 실험적인 값으로, 회전축(110)의 위치의 첨도(Kurtosis) 또는 왜도(Skewness)를 기준으로 정상 위치 범위(-C1~+C1)를 값을 정할 수도 있다. 정상 위치 범위(-C1~+C1)를 정하는 방법은 제한을 두지 않는다.Here, the normal position range (-C1 to +C1) of the
제어부(700)는 서지 발생 조건이 만족되는 경우, 트러스트 베어링(160)들에 공급되는 전류의 양을 조절하여서, 회전축(110)을 기준 위치(C0)에서 임펠러(120)의 반대방향으로 편심되게 위치시킬 수 있다. 회전축(110)이 편심되는 위치는 회전축날개(111)가 제1트러스트 베어링(160)과 기준 위치(C0) 사이에 위치되는 것을 의미한다.When the surge generation condition is satisfied, the
따라서, 이후에 서지가 발생하여 회전축(110)이 임펠러(120) 방향으로 급속하게 이동하는 완충 시간을 가질 수 있고, 적은 전류량의 증가로 인해 회전축(110)을 정상 위치 범위(-C1~+C1)로 제어하는 것이 용이해 진다. Therefore, after a surge occurs, the
구체적으로, 제어부(700)는 서지 발생 조건이 만족되는 경우, 제1 및 제2 트러스트 베어링(162) 중 제1 트러스트 베어링(161)에만 전류를 공급할 수 있다. 다른 예로, 제어부(700)는 서지 발생 조건이 만족되는 경우, 제1 트러스트 베어링(161)에 공급되는 전류의 양이 제2 트러스트 베어링(162)에 공급되는 전류의 양보다 많게 조절할 수 있다. Specifically, when the surge generation condition is satisfied, the
제어부(700)는 서지 발생 조건이 만족되어서, 회전축(110)을 임펠러(120)의 반대방향으로 편심킨 후, 일정 시간 동안 회전축(110)의 위치를 편심위치로 고정되게 제어할 수 있다. 즉, 제어부(700)는 회전축(110)이 임펠러(120) 반대방향으로 편심된 후, 서지가 발생하는 경우, 제1 트러스트 베어링(161)으로 공급되는 전류 양을 증가시킬 수 있다. 제어부(700)는 회전축(110)이 임펠러(120) 반대방향으로 편심된 후, 편심 위치를 기준으로 진동 폭이 일정 기준 이하로 유지되는 경우, 회전축(110)을 다시 기준 위치(C0)로 이동시킬 수도 있다.The
제어부(700)는 서지 미 발생 조건이 만족되는 경우, 제1 트러스트 베어링(161)에 공급되는 전류의 양과 제2 트러스트 베어링(162)에 공급되는 전류의 양을 동일하게 조절할 수 있다. 또는, 제어부(700)는 서지 미 발생 조건이 만족되는 경우, 상 제1 트러스트 베어링(161) 및 제2 트러스트 베어링(162)에 공급되는 전류의 양을 조절하여서, 회전축(110)이 기준 위치(C0)에 위치되도록 제어할 수 있다.When the surge non-occurrence condition is satisfied, the
도 5는 제어부(700)의 작동 블록도를 나타낸 것이다. 제어부(700)는 갭센서(70)와 자기베어링(141) 및 트러스트 베어링(160)에 인가되는 전류의 크기를 증폭시키는 전력증폭기(730)을 제어한다.5 is a block diagram illustrating an operation of the
전력증폭기(730)를 제어하여 자기베어링(141)에 인가되는 전류의 크기를 조절하고, 갭센서(70)를 이용하여 전류의 크기 변화에 따라 회전축(110)의 위치 변화를 파악할 수 있다. The
갭센서(70)에서 측정된 값은 저장부(740)에 저장된다. 기준 위치(C0), 정상 위치 범위(-C1~+C1), 편심 위치 등의 데이터를 미리 저장부(740)에 저장시켜 놓을 수 있다. 향후 서지 발생 조건을 판단할 때 측정된 값과 저장부(740)에 저장된 값을 서로 비교하여 서지 발생 조건인지 여부를 판단할 수 있다. The value measured by the
온도 보상센서(80)는 갭 센서 주변의 온도변화에 따른 주파수 보상 값(T)을 결정한다. The
한편 본 발명의 일 실시예의 경우, 압축기(100)의 제어방법을 제공한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 제어방법 단계를 도시한 것이다. Meanwhile, in the case of an embodiment of the present invention, a method for controlling the
본 발명의 압축기(100) 제어방법은 갭센서(70)와 회전축(110) 사이의 거리를 측정하는 (a)단계, 온도 변화에 따라 거리 값을 보정하는 (a-1)단계, 갭센서(70)와 회전축(110) 사이의 거리를 바탕으로 서지 발생 조건을 판단하는 (b)단계, 서지 발생 조건이 만족되는 경우, 트러스트 베어링(160)들에 공급되는 전류의 양을 조절하여서, 회전축(110)을 기준 위치(C0)에서 임펠러(120)의 반대방향으로 편심되게 위치시키는 (c) 단계를 포함할 수 있다.The
또한, 본 발명은 서지 미 발생 조건이 만족되는 경우, 트러스트 베어링(160)들에 공급되는 전류의 양을 조절하여서, 회전축(110)을 기준 위치(C0)에 위치시키는 (d) 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention further includes (d) positioning the
구체적으로, (a)단계(S10)는 회전축(110)과 갭센서(70) 사이의 거리를 측정한다(S10). 또한 갭센서(70)에 의해 측정된 데이터는 제어부(700)에 저장된다(S20). 구체적으로 제어부(700)와 연결된 저장부(740)에 저장될 수 있다. Specifically, (a) step (S10) measures the distance between the
(a-1)단계(S15)는 측정된 회전축(110)과 갭센서(70) 사이의 거리를 값을 온도 변화에 따라 보정한다(S15). 측정된 회전축(110)과 갭센서(70) 사이의 거리를 값을 온도 변화에 따라 보정하는 것은 상술한 바와 같이 온도 보상센서(80)의 주파수 보상 값(T)을 가지고 한다. 또한, 보정된 회전축(110)과 갭센서(70) 사이의 거리 값은 제어부(700)에 저장된다(S20).In (a-1) step (S15), the value of the measured distance between the
이후, 갭센서(70)와 회전축(110) 사이의 보정된 거리를 바탕으로 서지 발생 조건을 판단한다(S50). 서지 발생 조건은 위에서 기술한 바와 같다. 구체적으로, 제어부(700)는 저장부(740)에 저장된 데이터와 갭센서(70)의 측정 값을 비교하여 서지 발생 조건 또는 서지 미 발생 조건을 판단한다.Thereafter, the surge generation condition is determined based on the corrected distance between the
제어부(700)는 서지 발생 조건이 만족되는 경우, 트러스트 베어링(160)들에 공급되는 전류의 양을 조절하여서, 회전축(110)을 기준 위치(C0)에서 임펠러(120)의 반대방향으로 편심되게 위치시킨다(S60). 구체적으로, 제어부(700)는 2개의 트러스트 베어링(160) 중 상대적으로 임펠러(120)에서 멀게 위치된 트러스트 베어링(160)에 공급되는 전류의 양을 임펠러(120)에 가깝게 위치된 트러스트 베어링(160)에 공급되는 전류의 양 보다 크게 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로, 제어부(700)는 서지 발생 조건이 만족되는 경우, 제1 및 제2 트러스트 베어링(162) 중 제1 트러스트 베어링(161)에만 전류를 공급할 수 있다. When the surge generation condition is satisfied, the
제어부(700)는 서지 미 발생 조건이 만족되는 경우, 트러스트 베어링(160)들에 공급되는 전류의 양을 조절하여서, 회전축(110)을 기준 위치(C0)에 위치시킬 수 있다 (S70). 구체적으로, 제어부(700)는 회전축(110)이 기준 위치(C0)에서 좌측 방향으로 편심된 경우, 제2 트러스트 베어링(162)에 공급되는 전류 양을 증가시키고, 회전축(110)이 기준 위치(C0)에서 우측 방향으로 편심된 경우, 제1 트러스트 베어링(161)에 공급되는 전류 양을 증가시킬 수 있다.When the surge non-occurrence condition is satisfied, the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications may be made by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
100: 압축기
110: 회전축 120: 임펠러 140: 베어링부
141: 자기베어링 200: 응축기
300: 팽창밸브 400: 증발기
500: 공기조화유닛 600: 냉각수유닛100: compressor
110: rotation shaft 120: impeller 140: bearing part
141: magnetic bearing 200: condenser
300: expansion valve 400: evaporator
500: air conditioning unit 600: cooling water unit
Claims (20)
상기 임펠러를 회전시키는 모터;
상기 임펠러와 상기 모터가 연결된 회전축;
상기 회전축과의 변위변화를 주파수 변화로 측정하는 갭 센서;
상기 갭 센서 주변의 온도변화에 따른 주파수 보상 값을 결정하는 온도 보상센서;
상기 온도 보상센서에서 제공된 주파수 보상 값과 상기 갭센서에서 측정된 주파수 변화를 반영하여 상기 회전축과의 변위변화량을 산정하는 제어부를 포함하고,
상기 온도 보상 센서는 상기 갭 센서와 동일한 구성을 가지고, 상기 회전축에서 측정범위를 초과하여 이격되는 압축기.one or more impellers for sucking and compressing the refrigerant;
a motor rotating the impeller;
a rotating shaft to which the impeller and the motor are connected;
a gap sensor for measuring a change in displacement with the rotation shaft as a change in frequency;
a temperature compensation sensor for determining a frequency compensation value according to a temperature change around the gap sensor;
and a control unit for calculating a displacement change with the rotation shaft by reflecting the frequency compensation value provided by the temperature compensation sensor and the frequency change measured by the gap sensor,
The temperature compensation sensor has the same configuration as the gap sensor, and is spaced apart from the rotation shaft by exceeding a measurement range.
상기 온도 보상센서는,
온도 변화를 주파수 변화로 측정하여 상기 주파수 보상 값을 결정하는 압축기.According to claim 1,
The temperature compensation sensor,
A compressor for determining the frequency compensation value by measuring a temperature change as a frequency change.
상기 온도 보상센서는,
상기 갭 센서 보다 상기 회전축에서 멀리 배치되는 압축기.3. The method of claim 2,
The temperature compensation sensor,
a compressor disposed farther from the axis of rotation than the gap sensor.
상기 회전축이 축 방향으로 진동하는 것을 제한하는 적어도 2개의 트러스트 베어링을 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 온도 보상센서에서 제공된 주파수 보상 값과 상기 갭센서에서 측정된 주파수 변화를 기초로 서지 발생 조건을 판단하는 압축기.According to claim 1,
at least two thrust bearings for limiting axial oscillation of the rotating shaft;
The control unit is
A compressor for determining a surge generation condition based on a frequency compensation value provided by the temperature compensation sensor and a frequency change measured by the gap sensor.
상기 트러스트 베어링은,
제1 트러스트 베어링과,
상기 제1 트러스트 베어링 보다 상기 임펠러에 인접하게 위치되고, 상기 제1 트러스트 베어링 사이에 상기 회전축의 적어도 일부가 위치되는 제2 트러스트 베어링을 포함하는 압축기.7. The method of claim 6,
The thrust bearing is
a first thrust bearing;
and a second thrust bearing positioned closer to the impeller than the first thrust bearing, wherein at least a portion of the rotation shaft is positioned between the first thrust bearings.
상기 제어부는 상기 서지 발생 조건이 만족되는 경우, 상기 제1 및 제2 트러스트 베어링 중 상기 제1 트러스트 베어링에만 전류를 공급하는 압축기.8. The method of claim 7,
The controller supplies current only to the first thrust bearing among the first and second thrust bearings when the surge generation condition is satisfied.
상기 제어부는 상기 서지 발생 조건이 만족되는 경우, 상기 제1 트러스트 베어링에 공급되는 전류의 양이 상기 제2 트러스트 베어링에 공급되는 전류의 양보다 많게 조절하는 압축기.8. The method of claim 7,
The controller controls the amount of current supplied to the first thrust bearing to be greater than the amount of current supplied to the second thrust bearing when the surge generation condition is satisfied.
상기 회전축은,
상기 회전축의 회전 반경 방향으로 연장되는 회전축날개를 더 포함하고,
상기 회전축날개는 상기 제1 트러스트 베어링과 상기 제2 트러스트 베어링 사이에 위치되는 압축기.8. The method of claim 7,
The rotating shaft is
Further comprising a rotation shaft blade extending in the rotational radial direction of the rotation shaft,
The rotary shaft blade is located between the first thrust bearing and the second thrust bearing.
상기 갭 센서는 상기 회전축의 축 방향 움직임을 측정하는 압축기.According to claim 1,
The gap sensor is a compressor for measuring the axial movement of the rotation shaft.
상기 갭센서에 의해 측정되는 상기 회전축의 위치가 정상 위치 범위를 벗어나는 경우, 상기 제어부는 상기 서지 발생 조건으로 판단하는 압축기.7. The method of claim 6,
When the position of the rotation shaft measured by the gap sensor is out of a normal position range, the controller determines the surge generation condition as the condition.
상기 갭센서에 의해 측정되는 상기 회전축의 위치가 정상 위치 범위 내에 위치되는 경우, 상기 제어부는 서지 미 발생 조건으로 판단하는 압축기.7. The method of claim 6,
When the position of the rotation shaft measured by the gap sensor is located within a normal position range, the controller determines that the surge is not generated condition.
상기 트러스트 베어링은,
제1 트러스트 베어링과,
상기 제1 트러스트 베어링 보다 상기 임펠러에 인접하게 위치되고, 상기 제1 트러스트 베어링 사이에 상기 회전축의 적어도 일부가 위치되는 제2 트러스트 베어링을 포함하고,
상기 제어부는 상기 서지 미 발생 조건이 만족되는 경우, 상기 제1 트러스트 베어링에 공급되는 전류의 양과 상기 제2 트러스트 베어링에 공급되는 전류의 양을 동일하게 조절하는 압축기.14. The method of claim 13,
The thrust bearing is
a first thrust bearing;
a second thrust bearing positioned closer to the impeller than the first thrust bearing, wherein at least a portion of the rotation shaft is positioned between the first thrust bearings;
The controller is configured to equalize the amount of current supplied to the first thrust bearing and the amount of current supplied to the second thrust bearing when the surge non-occurrence condition is satisfied.
상기 온도 보상 센서는,
상기 갭센서 주변의 온도를 측정하여 상기 주파수 보상 값을 결정하는 압축기.According to claim 1,
The temperature compensation sensor,
A compressor for determining the frequency compensation value by measuring a temperature around the gap sensor.
상기 회전축이 축 방향으로 진동하는 것을 제한하는 적어도 2개의 트러스트 베어링을 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 온도 보상센서에서 제공된 주파수 보상 값과 상기 갭센서에서 측정된 주파수 변화를 기반으로 서지 발생 조건을 판단하는 압축기.16. The method of claim 15,
at least two thrust bearings for limiting axial oscillation of the rotating shaft;
The control unit is
A compressor for determining a surge generation condition based on a frequency compensation value provided by the temperature compensation sensor and a frequency change measured by the gap sensor.
상기 트러스트 베어링은,
제1 트러스트 베어링과,
상기 제1 트러스트 베어링 보다 상기 임펠러에 인접하게 위치되고, 상기 제1 트러스트 베어링 사이에 상기 회전축의 적어도 일부가 위치되는 제2 트러스트 베어링을 포함하는 압축기.17. The method of claim 16,
The thrust bearing is
a first thrust bearing;
and a second thrust bearing positioned closer to the impeller than the first thrust bearing, wherein at least a portion of the rotation shaft is positioned between the first thrust bearings.
상기 제어부는 상기 서지 발생 조건이 만족되는 경우, 상기 제1 및 제2 트러스트 베어링 중 상기 제1 트러스트 베어링에만 전류를 공급하는 압축기.18. The method of claim 17,
The controller supplies current only to the first thrust bearing among the first and second thrust bearings when the surge generation condition is satisfied.
상기 제어부는 상기 서지 발생 조건이 만족되는 경우, 상기 제1 트러스트 베어링에 공급되는 전류의 양이 상기 제2 트러스트 베어링에 공급되는 전류의 양보다 많게 조절하는 압축기.18. The method of claim 17,
The controller controls the amount of current supplied to the first thrust bearing to be greater than the amount of current supplied to the second thrust bearing when the surge generation condition is satisfied.
상기 갭센서에 의해 측정되는 상기 회전축의 위치가 정상 위치 범위를 벗어나는 경우, 상기 제어부는 서지 발생 조건으로 판단하는 압축기.
16. The method of claim 15,
When the position of the rotation shaft measured by the gap sensor is out of a normal position range, the controller determines a surge generation condition.
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| G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] |